Patrząc na bukiet kwiatów lub ulubiony obraz, korzystasz z palety kolorów rozpoznawanej przez twój mózg. Odruchowo zakładasz, że inne zwierzęta – jeśli nie wszystkie, to przynajmniej ssaki – widzą świat podobnie. Błąd! Większość doskonale radzi sobie z mniej rozbudowanym barwnym widzeniem. Psy, koty – i wiele innych dobrze znanych nam ssaków – nie potrafią odróżnić czerwonego od zielonego. Byka równie skutecznie można rozjuszyć płachtą w kolorze trawy. Ale dowiedzieliśmy się tego niedawno. Dopiero w 1986 r. udało się sklonować geny opsyny bydła i człowieka. Opsyna to światłoczułe białko, dzięki któremu oko dostrzega kolory. I także pod koniec lat 80. XX w. uczeni sprawdzili w laboratorium, jak to białko działa. Dopiero wtedy zaczęliśmy rozumieć, jak wyewoluowało barwne widzenie.

Kalejdoskop w oczach

Wszystkie kręgowce – od ryby po człowieka – widzą dzięki czopkom i pręcikom wchodzącym w skład siatkówki oka. To te komórki zawierają różne opsyny. Każdemu rodzajowi barwnika wzrokowego odpowiada inny zakres długości fali świetlnej, która go najmocniej pobudza. Czopki przydają się w ciągu dnia, pręciki zaś w rozproszonym, słabym świetle, jakie panuje w nocy lub na granicy nocy i dnia. Tylko czopki dają nam przyjemność delektowania się kolorami. Ale wyłącznie wtedy, gdy na siatkówce są obecne co najmniej dwa różne typy tych komórek. Większość ssaków ma dwa rodzaje – czerwone i niebieskie – i to w efekcie daje widzenie dwuchromatyczne. Ludzie mają światłoczułe komórki w trzech rodzajach: niebieskie, czerwone i zielone, a więc dysponują widzeniem trójchromatycznym. Mózg rozróżnia barwy, porównując sygnały otrzymane z różnych czopków. „To dlatego odróżniamy więcej kolorów niż pies czy kot. Daltonistom zwykle brakuje jednego typu i stąd upośledzenie widzenia. Człowiek mający nawet tylko jeden rodzaj czopków nadal będzie widział, ale wyłącznie czarno-biało. Pręciki, jako zbyt czułe, nie funkcjonują w jaskrawym świetle. Pozwalają widzieć w nocy, a ponieważ występują tylko w jednym rodzaju, po zmierzchu nie odróżniamy już kolorów” – wyjaśnia prof. David Hunt z University of Western Australia. Czy można widzieć jeszcze więcej kolorów? Oczywiście. Wiele zwierząt ma w siatkówce czopki wyczulone na niewidzialny dla nas ultrafiolet. Dysponują więc one widzeniem tetrachromatycznym.

Nasz utracony ultrafiolet

Gady są wcześniejszą ewolucyjnie grupą niż ssaki, ale to wcale nie oznacza, że ich widzenie jest bardziej prymitywne niż ssacze. Wprost przeciwnie. Kluczem do zrozumienia tych zawiłości nie jest szukanie powiązania między gatunkami. Każdy bowiem wyewoluował w inny sposób, by przystosować się do otoczenia. Czasami kończyło się to podobnie, choć przebyta droga prowadząca do finalnego rozwiązania była całkowicie odmienna. „Wczesne ssaki nie widziały kolorów, ptaki i gady bardzo dobrze odróżniały barwy. Ssaki ponownie wytworzyły »brakujące« czopki. Ich komórki światłoczułe wyglądają jednak inaczej niż u ptaków czy gadów” – mówi prof. Glen Jeffery z Institute of Ophthalmology w Londynie. Z różnic między widzeniem ptaka i człowieka naukowcy wysnuli wniosek, że nasz wspólny gadzi przodek miał cztery typy opsyny, czyli jego oczy były wrażliwe na UV. Ponadto jego światłoczułe komórki zawierały mikroskopijne kropelki tłuszczu. Żywym dowodem na to są dziobak i kolczatka, żyjące w Australii. Jako jedyne wśród współczesnych ssaków mają kropelki tłuszczu w czopkach działające jak filtr w aparacie fotograficznym (norma u ptaków i gadów). I widzą w ultrafiolecie. Wczesne ssaki straciły dwa rodzaje opsyny – zapewne dlatego, że w erze zdominowanej przez dinozaury
przestawiły się na nocny tryb życia. Musiały funkcjonować w słabym świetle i barwne widzenie (także ultrafioletowe) przestało im być potrzebne.



Większość współczesnych ssaków pozostała przy dwóch typach komórek światłoczułych i pręcikach. Trzy typy czopków (wrażliwe na błękit, zieleń i czerwień) wykształciły jedynie naczelne. Dlaczego? Naukowcy nadal się o to spierają. Jedna teoria zakłada, że potrzebne nam to było, by odszukać tropikalne owoce kryjące się w gęstwinie liści. Ta teoria nie broni się jednak w obliczu faktu, że lemury – owocożerne ssaki naczelne zamieszkujące Madagaskar – mają mocno ograniczony zakres widzenia barw w porównaniu z innymi ssakami. Może więc nie chodziło o owoce, ale o młode, zabarwione na czerwono łatwostrawne liście, które mają wyjątkowe właściwości odżywcze?

Pierzasty punkt widzenia

 

Ptaki mające opsyny wrażliwe na ultrafiolet, niebieski, zielony i czerwony widzą w bardzo szerokim spektrum. Jednak mimo tak bogatego wyposażenia pod koniec dnia ptak dużo wcześniej niż człowiek staje się daltonistą. A to dlatego, że do rozróżniania kolorów potrzebuje od 5 do 20 razy więcej światła niż my. Jaką więc rolę naprawdę odgrywa ubarwienie jaj i piskląt, dopraszających się o pokarm? Przecież wewnątrz gniazda jest ciemno, nawet gdy słońce jasno świeci. Jednak w pełnym świetle to człowiek przy byle wróblu jest jak daltonista. Dr Anders Odeen z Uppsala universitet pokusił się o zbadanie, w jakim stopniu widzenie barw człowieka i ptaka rozmija się. Posłużył się modelem matematycznym, który połączył z informacjami na temat różnic we wrażliwości czopków. Różnice dotyczą aż 39 proc. przypadków! Ptaki widzą odcienie, które dla ludzi nie istnieją.

Po co jednak ptakom widzenie w ultrafiolecie? Jednym ułatwia odnajdywanie drogi, innym pomaga w zdobywaniu pokarmu – szczególnie na dalekiej północy. Pustułki, srokosze i myszołowy włochate tropią norniki, patrolując z powietrza tereny najczęściej przez nie uczęszczane. Mocz i kał – którymi gryzonie znaczą swoje drogi i terytoria – absorbują ultrafiolet. W Skandynawii ssaczej drobnicy nie brakuje, ale z dużą regularnością, bo co cztery lata, jej populacja załamuje się. Gdy w świecie gryzoni następuje krach demograficzny, drapieżniki przeżywają ciężkie chwile. By znaleźć pokarm, muszą przemierzać często setki kilometrów. I tu z pomocą przychodzi widzenie w ultrafiolecie. Widoczna z daleka „mapa” ścieżek, po których gryzonie drepczą, pomaga szybko przeskanować duży teren. Metoda ta sprawdza się szczególnie wczesną wiosną, gdy trawy są jeszcze niskie. Właśnie rozmieszczenie ścieżek ofiar decyduje o lokalizacji gniazda drapieżnika.

Najprawdopodobniej wrażliwe na ultrafiolet są wszystkie dzienne gatunki ptaków. Ich pióra silnie odbijają promienie UV. Od czasów Darwina uważano, że ubarwienie ptaków jest kluczem w doborze partnerów, a ich urodę oceniano według ludzkich kryteriów. Naukowcy jednak dowodzą, że o atrakcyjności osobnika decyduje to, jak jego pióra odbijają ultrafiolet. Tak dzieje się u sikory modrej, szpaka, podróżniczka i muchołówki żałobnej. Lista gatunków jest jeszcze krótka, bo zjawisko to jest badane dopiero od niedawna.

W niewidzialnym świetle

Gryzonie – myszy i szczury – także widzą w ultrafiolecie. „Nikt nie wie, po co im ta zdolność. Należy jednak pamiętać, że gryzonie nie lubią światła, preferują życie w ciemności. To dlatego, że wzrok nie jest ich głównym zmysłem. Najczęściej zdają się na węch, a także na zmysł dotyku” – mówi prof. Jeffery. W świetle badań naukowych bez pokrycia jest także powiedzenie „ślepy jak nietoperz”. Ci mistrzowie echolokacji posługują się także wzrokiem. Nietoperze zazwyczaj w ogóle nie mają funkcjonujących na siatkówce czopków. Słabe nocne światło jest odbierane wyłącznie przez ich czułe pręciki. Jednak nawet po zmroku ultrafiolet stanowi sporą część światła. Stąd podejrzenie, że widzenie w UV może dawać nietoperzom korzyści. I rzeczywiście, po dokładnym przebadaniu okazało się, że owocożerne nietoperze mają czopki – tylko 0,5 proc., ale nawet tak niewielka liczba może mieć kluczowe znaczenie nocą.

Całkowitą rewelacją okazały się jednak badania prowadzone przez prof. Jeffery’ego na reniferach. To pierwszy prowadzący dzienny tryb życia gatunek ssaka, który także ma czopki wrażliwe na ultrafiolet. Renifery wybrały ekstremalnie trudne środowisko, również pod względem warunków świetlnych. Arktyka jest skąpana w promieniowaniu UV – wynika to z położenia geograficznego tej krainy, a także z faktu, że śnieg i lód odbijają blisko 80 proc. ultrafioletu. Jak renifer korzysta ze swej niezwykłej dla ssaka zdolności? Porosty będące podstawą jego diety pochłaniają UV, podobnie jak futro jego śmiertelnego wroga – wilka. Na tle odbijającym ultrafiolet widzi wyraźnie i to, czego szuka, i to, przed czym powinien uciekać. Co ciekawe, oczy reniferów nie są w żaden sposób chronione przed szkodliwym działaniem ultrafioletu, a jednak zwierzęta nie cierpią na śnieżną ślepotę. To jedna z wielu zagadek, jakie nadal kryje zmysł wzroku zwierząt.

Jak one na to patrzą

DZIECKO

Każdy z nas przechodzi etap daltonizmu, nawet jeśli ma w siatkówce oka „standardowe” trzy rodzaje czopków wrażliwych na światło różnej barwy.
Niedojrzałość ośrodków w korze mózgowej sprawia, że niemowlę widzi świat inaczej niż jego rodzice. Wkrótce po urodzeniu rozróżnia szary, żółty, pomarańczowy, czerwony, ciemnozielony i turkusowy. Nie widzi niebieskiego i jasnej, groszkowej zieleni. Udowodniono także, że noworodki mają kłopoty z odróżnieniem koloru żółtego od czerwieni i zieleni. Ale zanim skończą pół roku, doskonale widzą wszystkie barwy.

PIES

Wbrew stereotypowi rozróżnia kolory – tyle że widzi ich znacznie mniej niż przeciętny człowiek. Jego świat jest głównie żółty i niebieski. Zieleń, żółty i pomarańczowy postrzega jako odmianę żółci, zaś fioletowy i niebieski jako niebieski. Niebieskozielony jest dla niego szary. Czerwony z kolei będzie ciemnoszary, a nawet czarny.


ŁOSOŚ

Foto: East News


Jako narybek żyje tuż przy powierzchni wody, żywiąc się planktonem, ale gdy rośnie, schodzi na większe głębokości i staje się rybożercą. Widzenie barw zmienia się u niego w miarę starzenia się oka. Tuż po wylęgnięciu się z ikry czopki łososia zawierają opsynę z maksimum absorpcji w paśmie
aultrafioletu. Narybek rośnie, a jego fotoreceptory zaczynają produkować opsynę wyczuloną na światło niebieskie. Przemiana jest stopniowa. Niebieska opsyna powstaje u podstawy czopka i przemieszcza się w kierunku jego końcówki, z wolna zastępując opsynę ultrafioletową. Zmiany następują w tym samym czasie, gdy ryba schodzi na większe głębokości, porzucając dobrze naświetlone wody, gdzie ultrafioletu jest bardzo dużo. Przez resztę życia będzie przebywała w środowisku, gdzie przeważa światło niebieskozielone.

TRZMIEL

Foto: East News

Dostrzega kolory w niezwykłym tempie – pięciokrotnie szybciej niż ludzie i najszybciej ze wszystkich zwierząt. Pozwala mu to na bezpieczną nawigację wśród gęstej roślinności. To, jak szybko widzisz zależy od tempa, w jakim wrażliwe na światło komórki w oku przesyłają obraz do mózgu. Większość latających owadów robi to dwa razy szybciej niż ludzie – dlatego tak trudno trafić je gazetą.